NO20文件属性--inode--block-企业场景题

壹  Linux文件属性描述：
在Linux里一切皆文件
Linux系统中的文件或目录的属性主要包括：索引节点(inode)、文件类型、权限属性、链接数、所归属的用户和用户组、最近修改时间等内容。

例子：
[root@localhost etc]# ls -lhi
total 1.4M
50752632 drwxr-xr-x.  3 root root    101 Apr 23 14:59 abrt
17631870 -rw-r--r--.  1 root root     16 Apr 23 15:16 adjtime
16778352 -rw-r--r--.  1 root root   1.5K Jun  7  2013 aliases
18018101 -rw-r--r--.  1 root root    12K Apr 23 15:20 aliases.db
17779594 drwxr-xr-x.  2 root root     51 Apr 23 15:00 alsa
50456080 drwxr-xr-x.  2 root root   4.0K Apr 23 15:13 alternatives
17631850 -rw-------.  1 root root    541 Aug  3  2017 anacrontab
17037763 -rw-r--r--.  1 root root     55 Mar  1  2017 asound.conf
18040415 -rw-r--r--.  1 root root      1 Nov  6  2016 at.deny
 1216969 drwxr-x---.  3 root root     43 Apr 23 15:00 audisp
34216454 drwxr-x---.  3 root root     83 Apr 23 15:20 audit
18150015 drwxr-xr-x.  4 root root     71 Apr 23 15:05 avahi

如上10列所代表的Linux文件属性：
第①列：#inode索引节点编号
                 (相当于身份证，在Linux系统里是唯一的)
                 (系统读取文件时首先通过文件名找到inode，然后才能读取到文件内容)
第②列：#文件类型及权限
                 (共10个字符，第一个字符为类型，后9个字符为文件权限，最后一个字符.和selinux相关的标识)
第③列：#硬链接个数 (门的作用：1访问入口。2备份作用)
第④列：#文件或目录所属的用户(属主，拥有者)
                 (Linux里面文件和程序的存在必须要有用户组和组，满足相应的存在需求)
                 (组和拥有者可以不是一个)
第⑤列：#文件或目录所属的组
第⑥列：#文件大小 (在Linux里一切皆文件)
第⑦⑧⑨列：#最近修改时间 (月 日 时 分)
                         (find -mtime -ctime -atime:modify change access)
第⑩列：#实际的文件或目录名（严格的说文件名不算文件的属性）文件名不在inode里，而是在上级目录的block里。

贰  查看文件系统inode总量以及剩余量：

叁  查看磁盘的使用量：

PS:对于运维人员来说“磁盘满了”，一个是block满了，一个是inode满了。

磁盘空间是否满了，是由两项参数决定的：
1、inode是否满了。
2、block是否满了。
任何一项满了，你都无法放你最喜欢的片了。

磁盘满了的一个特征：
（no space on device left）

肆  有关inode的小结：（学会给阶段性的知识作小结是学好Linux的好习惯）
1）磁盘被分区并格式化为ext4文件系统后会生成一定数量的inode和block。

2）inode成为索引节点，它的作用是存放文件的属性信息以及作为文件的索引(指向文件的实体)。

3）ext4/ext4文件系统的block存放的是文件的实际内容。

4）inode是磁盘上的一块存储空间，C6非启动分区inode默认大小256字节，C5是128字节。

5）inode的表现形式是一串数字，不同的为了见对应的inode(一串数字)在文件系统里是唯一的。

6）inode节点号相同的文件，互为硬链接文件，可以认为是一个文件的不同入口。

7）ext3/ext4文件系统下，一个文件被创建后至少要占用一个inode和一个block。

8）ext3/ext4文件系统下，正常情况下一个文件占用且只能占用一个inode(像人和身份证)，硬链接文件不算。

9）block是用来存储实际数据的，它的大小一般有1K,2K,4K几种。其中引导分区等为1K，其他普通分区多为4K(C6)。

10）如果一个文件很大(高清大片4G)，需要占多个block，如果文件很小(0.01K)，至少占一个block,并且这个block的剩余空间就浪费了，即无法在存储其他数据了。

11）inode大小和总量查看：（下面的i是不区分大小写）
[root@localhost etc]# dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i "block size|lnode size"
[root@localhost etc]# dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i "block count|lnode count"
默认block count一般会大于lnode count的数量。

12）查看inode的总量和使用量：
[root@localhost etc]# df -i

13）查看文件的inode信息方法：
[root@localhost etc]# ls -li
[root@localhost /]# stat /etc/hosts

14）如何生成及指定inode大小：
格式化命令：mkfs.ext4-b 2048-l 256 /dev/sdb

伍  有关block的知识小结：
1）磁盘读取数据是按block为单位读取的。

2）一个文件可能占用多个block,但是每读取一个block就会消耗一次磁盘I/O。

3）如果要提升磁盘IO性能，那么就要尽可能一次性读取数据尽量的多。

4）一个block只能存放一个文件的内容，无论内容有多少，如果block默认是4K大小，那么存放一个1K的文件，剩余3K就不能存放别的文件，只能浪费了。
5）block并非越大越好。太大对于存放小文件就会浪费磁盘空间（比如1000K的文件，block大小为4K和1K，则分别占用250和1000个block，消耗IO分别为250次和1000次）。

6）根据业务需求，确定默认的block大小：1K>文件>16K==block小一点、大一点。
 
7）block太大例如4K，文件都是0.1K的，大量浪费磁盘空间，但是访问性能高。

8）block太小例如1K，文件都是1000K的，消耗大量IO。

9）block大小设置也是格式化分区时候确定的，命令：mkfs.ext4-b 2048-l 256 /dev/sdb。

10）企业里文件都会比较大一般>4K，block大一点会提升磁盘访问效率。

11）ext3/ext4文件系统（centos5/centos6），一般都设置为4K。

总的小结：
1）磁盘被分区格式化文件系统后，会分为inode和block俩部分内容。

2）inode存放文件的属性以及指向文件实体的指针，文件名不再inode里，一般上级目录的block里。

3）访问文件原理：通过文件名==inode==blocks。

4）inode一般情况默认大小256B，block大小1，2，4K，默认是4K。注意，引导分区等特殊分区除外。

5）通过df-i查看inode的数量及使用情况，dumpe2fs /dev/sda3查看inode及block的大小及数量。

6）一个文件至少要占用一个inode及一个block，等多个文件可以占用同一个inode(硬链接)，相同文件。

7）一个block只能被一个文件使用，若文件很小block很大其剩余空间浪费，无法继续被其他文件使用。

8）block不是越大越好，要根绝业务的文件大小进行选择，一般centos6就是默认4K。

9）可以在格式化的时候改变inode及block的大小。命令：mkfs.ext4-b 2048-l 256 /dev/sdb。

文件删除恢复：ext3grep，应该养成好习惯，先备份再操作，要能快速还原，不容易还原的，先通过多套测试环境测试，然后再操作。

企业面试题：一个100M（100000K）的磁盘分区，分别写入1K的文件或写入1M的文件，分别可以写多少。

错误解答：很容易计算1K的个数：100*1000=10000个,1M文件的个数：100、1=100个。

以上题考察的知识点：不要直接给答案。
1 上面的题目考察文件系统inode和block的知识。
2 inode是存放文件属性信息的（也包含指向文件实体的指针），默认大小128byte(C58),256byte(C64).
3 block是存放文件实际内容的，默认大小1K（boot）或4K（非系统分区默认给4K）一般企业用4K的。
4 一个文件至少要占用一个inode及一个block。
5 默认较大分区常规企业真实场景情况下，inode数量是足够的，而block数量消耗的会更快。

假设B 4K 写入1K文件的数量，基本上就是block的数量。
假设B 4K 写入1M文件的数量：总block数量/250block=存放1M的数量。

企业面试题：如果向磁盘写入数据提示No space left on device，通过df -h查看磁盘空间，发现没满，原因。企业场景什么情况下会导致这个问题呢？

解答：
1  可能是inode数量被耗尽了。
2  企业工作中邮件临时队列/var/spool/clientmquene这里很容易被大量小文件占满导致No space left on device的错误。clientmquene目录只有安装了sendmail服务，才会有，是sendmail邮件的临时队列。centos5.8默认就会装sendmail，centos6.6默认没有sendmail，但是有postfix。

Linux服务器 /var/spool/clientmqueue 目录下产生大量文件的解决办法
今天收到nagios报警邮件，其中一台server中的磁盘分区空间超过95%，登录到服务器查看
[root@hadoop-node-29 ~]# df -h
Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda5              19G   16G  2.8G  95% /var
到目录/var查看哪个目录中的文件最大
[root@hadoop-node-29 var]# du -sh *
找到是/var/spool目录占了很大空间，进入spool目录继续查看 找到是clientmqueue目录中的文件很多占了大部分空间。
删除所有文件
[root@hadoop-node-29 clientmqueue]# rm -rf *
结果返回-bash: /bin/rm: Argument list too long
换用命令find . -print|xargs rm  过了一段时间终于删除了所有文件
不过这种方法只是治标不治本的方法。
为什么var/spool/clientmqueue会产生大量的文件呢，查资料是因为cron执行时会将相关结果以mail方式发送到执行用户的帐号，可是当sendmail 沒有启动 那么所有信件就会暂存在这个目录中，此时就会出现这种情况。
治本的方法是在cron 任务中的后面加上 > /dev/null 2>&1
例如
* * * * * /etc/init.d/snmp_cron.sh > /dev/null 2>&1

有关inode的小结：（学会给阶段性的知识作小结是学好Linux的好习惯）
1）磁盘被分区并格式化为ext4文件系统后会生成一定数量的inode和block。

2）inode成为索引节点，它的作用是存放文件的属性信息以及作为文件的索引(指向文件的实体)。

3）ext4/ext4文件系统的block存放的是文件的实际内容。

4）inode是磁盘上的一块存储空间，C6非启动分区inode默认大小256字节，C5是128字节。

5）inode的表现形式是一串数字，不同的为了见对应的inode(一串数字)在文件系统里是唯一的。

6）inode节点号相同的文件，互为硬链接文件，可以认为是一个文件的不同入口。

7）ext3/ext4文件系统下，一个文件被创建后至少要占用一个inode和一个block。

8）ext3/ext4文件系统下，正常情况下一个文件占用且只能占用一个inode(像人和身份证)，硬链接文件不算。

9）block是用来存储实际数据的，它的大小一般有1K,2K,4K几种。其中引导分区等为1K，其他普通分区多为4K(C6)。

10）如果一个文件很大(高清大片4G)，需要占多个block，如果文件很小(0.01K)，至少占一个block,并且这个block的剩余空间就浪费了，即无法在存储其他数据了。

11）inode大小和总量查看：（下面的i是不区分大小写）
[root@localhost etc]# dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i "block size|lnode size"
[root@localhost etc]# dumpe2fs /dev/sda3|egrep -i "block count|lnode count"
默认block count一般会大于lnode count的数量。

12）查看inode的总量和使用量：
[root@localhost etc]# df -i

13）查看文件的inode信息方法：
[root@localhost etc]# ls -li
[root@localhost /]# stat /etc/hosts

14）如何生成及指定inode大小：
格式化命令：mkfs.ext4-b 2048-l 256 /dev/sdb

inode总结

什么是inode？

理解inode，要从文件储存说起。文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫扇区(Sector)。每个扇区储存512字节(相当于0.5KB)。操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个块(block)。这种由多个扇区组成的块是文件存取的最小单位，块的大小，最常见的是4KB，即连续八个sector组成一个block，文件数据都储存在块中，那么很明显，我们还必须找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创年日期、文件的大小等等。这种储存元信息的区域叫做inode，中文译名为”索引节点”。inode (index node) 表中包含文件系统的所有文件列表。

inode包含文件的信息(元数据)

Inode编号

用来识别文件类型，以及用于stat C函数的模式信息

文件权限

文件的拥有者的UID

文件所属组的GID

链接数(指向这个文件名路径名称个数)

文件的大小

文件的间戳(ctime指inode上一次变动的时间，mtime是指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间)

指向磁盘文件的数据块指针

有关文件的其它数据

注意：要想查看文件的inode信息可以使用stat命令查看

inode表结构

    

直接块指针：

前12个直接指针，直接指向存储数据的区域。如Blocks大小为4*1024KB，前12个直接指针就可以保存48KB的文件

间接块指针:

设每个指针占用4个字节，则以及指针指向的Blocks可以保存(4*1024)/4KB，可指向1024个Blocks，一级指针可存储文件数据大小为1024*(4*1024)KB=4MB

双重间接块指针：

同样Blocks大小为4*1024，则二级指针可保存Blocks指针数量为((4*1024)/4)*((4*1024)/4)，则二级指针保存文件数据大小为(1024*1024)*(4*1024)=4GB

三重间接块指针：

以次类推三级指针可以储存文件数据大小为(1024*4*1024*1024)*(4*1024)=4TB

inode的大小:

每个inode都有一个编号，操作系统用inode号来识别不同文件。Unix/Linux系统不使用文件名，而使用inode号来识别文件，对于系统来说，文件名只是inode号码便于识别的别称或绰号。表面上，通过文件名打开文件；实际上，系统内部这个过程分成三步：首先，系统找到这个文件名对应的inode号；其次，通过inode号，获取inode信息；最后，根据inode信息，找到文件数据所在的block，读出数据。

注意：inode号并不是无限的，如果一个分区的节点数被使用完了，那么即使磁盘空间还有剩余也不能再存放任何数据。可以使用df -i命令查看节点使用情况

注：1节点总数、2使用过节点数、3剩余节点数、4节点使用率

目录文件：

Unix/Linux系统中，目录(directory)也是一种文件。打开目录，实际上就是打开目录文件目录文件的结果非常简单，就是一系列目录项(direct)的列表。每个目录项，由两部分组成：所包含文件的文件名，以及该文件名对应的inode号。

ls命令只列出目录文件中的所有文件名：

ls -i命令列出整个目录文件，即文件名和inode号(箭头标的即为inode号)：

如果要查看文件的详细信息，就必须根据inode号，访问inode节点，读取信息。ls -i -l 目录文件 列出整个目录文件，即文件名和inode号(箭头标注的列即为inode号)

理解了上面的知识，就能理解目录的权限，文件的读权限(r)和写权限(w)，都是针对目录文件本身。由于目录文件内只有文件名和inode号，所以只有读权，只能获取文件名，无法获取其他信息，因为其他信息都储存在inode节点中，而读取inode节点内的信息需要目录文件的执行权限(x)。

Linux中cp、rm、mv 、ln对inode的影响：

cp命令

• 分配一个未被使用的inode号，在inode表中添加一个新项目，(注意：如果是cp到讴歌已经存在的文件，则inode号采用被覆盖之前的目标文件的inode号，如果对运行中的apache共享模块so文件进行cp操作，就会出现Segmentation fault<段错误>)

• 在目录中新建一个目录项，并指向步骤1中的inode

• 把数据复制到block中

rm命令

• 减少链接数量，如果链接数为0，释放inode(inode号也已被重新使用)；

• 如果inode被释放，则数据块放到可用空间列表中；

• 删除目录中的目录项

mv命令

1.如果mv命令的目标文件和源文件所在额文件系统相同：

使用新文件名建立目录项；

删除带有原来文件名的目录项；

注意：该操作对inode表没有影响(除时间戳)，对数据的位置也没有影响，不移动任何数据。(即使是mv到一个已经存在的目标文件，新目录项指源文件inode，会先删除目标文件的目录项，所以如果对运行中的apache的共享模块so文件进行这种操作的话不会有问题，新的so文件inode号变了)

2.如果目标和源文件所在的问价系统不相同，就是cp和rm；

ln命令

符号(软)链接:

符号链接的内容是它引用文件的名称，可以是任意文件或目录，也可以链接不同问价系统的文件，甚至可以链接不存在的文件，这就产生一般称为断裂的问题，还可以不断的循环链接源文，但是其大小为指向的路径字符串的长度；不增加或减少目标文件inode 的引用计数。

使用ln -s source_file softlink_file （注意：源文件(source_file)的路径是相对路径(也可以是绝对路径，通常使用的是相对路径)，一定是相对于软链接文件的路径，而非相对于当前工作目录的路径）创建符号链接，在对符号链接进行读写操作的时候，系统会自动把该操作转换为对源文件的操作，但是删除连接文件时，系统仅仅删除符号链接文件，而不是删除源文件本身。

硬链接：

不允许给目录创建硬链接，创建硬链接会正价额外的记录项以引用文(不能跨驱动或分区创建硬链接)，硬链接件对应于同一文件系统上的一个物理文件，硬链接节点编号是相同的，创建硬链接链接数递增，删除文件时：rm命令递减计数的链接，文件如果存在，至少有一个链接数，当链接数为0时，该文件被删除。

使用ln existfile newfile 命令创建硬链接

硬链接于软连接的区别：

1、本质不同：硬链接是指向同一个文件，软链接指向的不是同一个文件

2、删除时：硬链接不受影响，软链接失效

3、创建链接时：创建硬链接链接数加1，创建软链接连接数不变

4、是否可以跨分区：硬链接不可以跨分区，软链接可以跨分区

5、目录是否可以创建链接：硬链接不可以对目录创建，软链接可以对目录创建

6、硬链接的inode号相同，软链接inode号不同